页岩气吸附解吸研究调研

国内部分

2009--上扬子区志留系页岩气成藏条件

王社教等，对四川盆地长芯1井120m处所取岩心开展了70℃的等温吸附实验，该样品为志留系龙马溪组黑色页岩，有机碳含量为5.9，成熟度为3.26%。在70℃等温条件下，随着压力增高，页岩吸附甲烷的能力逐渐增大，在压力达到8.5 MPa时，页岩的甲烷吸附能力达到l m3／t。推测成熟度过高是导致吸附能力较低的主要原因。

2010--四川盆地下志留统龙马溪组页岩气成藏条件及有利地区分析蒲泊伶等，在温度为40 ℃、湿度为1.68% ~ 2 .25%、甲烷浓度为99.999% 的实验条件下进行的等温吸附实验表明，龙马溪组页岩具有较强的吸附气体的能力。龙马溪组页岩的压力系数可达1.4~ 1.89，埋深大致为0~3000m，选定8. 28MPa 作为地层平均压力，在8.28 MPa下页岩的吸附气含量为1.12~ 1.74m3/ t，平均为1.28 m3/ t。将实测数据拟合后发现，页岩中吸附气含量与压力和有机碳含量呈正相关关系。

2010--页岩等温吸附异常初探

方俊华等，对9个下志留统龙马溪组的页岩样进行了等温吸附实验，采用美国Terra-Tek公司的等温吸附解析仪IS-100型，实验前页岩样经平衡水分处理，温度为30℃。将页岩样品破碎到小于6 0-8 0目(0.25 mm )，再进行筛分分析，以确定样品的粒径分布。页岩样的水分含量达到平衡，就分别将80~150g的样品密封在两个不同实验缸内。在压力点早期，以0.01s的间隔收集数据，而在压力点晚期，则以0. 1min的间隔收集，连续进行，至30min内压力变化小于要求值为止。逐渐加压至最终压力。

结果表明，压力在130896~1034kPa时，页岩吸附量达到最大值，随后，随着压力的增加，吸附量逐渐减少，等压力达到一定程度时，吸附量减少到负值，出现所谓的“倒吸附”现象。

倒吸附的原因：1、煤与页岩在粘土矿物含量等方面不同；2、煤与龙马澳黑色页岩中有机组分存在方式不同；3、CH4的超临界赋存。

建议：1、选用新鲜样品粉末进行等温吸附实验；2、确立页岩实验测试的最佳粒度；3、选取新参数作为评价依据。

2012--湘中拗陷泥盆－石炭系海相泥页岩地球化学特征及等温吸附性能罗小平（2012），借用煤岩Langmuir等温吸附实验方法，在30℃下测定了湘中地区泥盆-石炭系3个实验样品的平衡水与空气干燥条件下的等温吸附曲线。

实验结果说明石炭系泥页岩已经趋近于达到最大埋深对应的压力。泥盆系2个样品还未达到最大埋深对应的压力，因而没有达到饱和吸附。

2012--页岩的储层特征以及等温吸附特征

熊伟（2012），利用Poroperm-200型孔渗仪对该页岩气藏的岩心进行孔隙度与渗透率测量，实验中渗透率的测试方法为脉冲测试法，发现该页岩的孔隙度主要分布在0.01%~5%，渗透率主要分布在0.00001~10mD，页岩的孔隙度与渗透率没有明显的相关关系。

采用罐解气测试方法，测量了页岩总解吸气量。研究了孔隙度与TOC对总解吸气量的影响。实验结果表明，该页岩气藏的孔隙度与总解析气量并没有明显关系，TOC与总解吸气量存在明显的正相关关系，随着页岩的有机质含量的增加，页岩的总解析气量是增加的。

对6块岩心进行了等温吸附实验，发现页岩的吸附遵循Langmuir等温吸附关系。对比研究了TOC和R0对页岩吸附能力的影响，实验结果表明，随着TOC 的增加以及R0的增加，页岩的吸附能力增加；TOC相近的两块岩心，R0值越高吸附能力越强；R0相近的两块岩心，TOC越高吸附能力越强。

用等温吸附方法正确评价泥页岩吸附气含量

郭少斌选择了鄂尔多斯盆地上古生界太原组同一取样点富有机质泥岩样品进行等温吸附实验，实验的最高压力为10.16兆帕，实验分别在46℃、60℃、75℃、80℃、90℃温度下进行。

实验表明，随等温吸附实验温度的升高，吸附气量呈下降趋势。在46℃～90℃范围内，随温度升高吸附气量的变化趋势明显，总体下降，说明温度对饱和吸附量的影响很大；在等温条件下，泥页岩吸附甲烷气量开始随着压力增大而增加，等吸附甲烷气量达到饱和后又随着压力增大而趋于平稳。因此吸附实验只有在储层温度和压力下进行，才能真实反映泥页岩的吸附特性。

利用拟合曲线，计算储层条件下的吸附量。

国外部分

1993--Adsorption Studies of Natural Gas Storage in Devonian Shales Lu等（1993），使用自行研制的容积法吸附测量装置，测量了多个温度下的Devonian页岩吸附等温线，并对比了在曲线拟合中对比了Langmuir与Bi-Langmuir模型的适应性。实验选用了三个样品，两个页岩样品，一个伊利石样品。CSW2页岩样品来自Virginia东部的井，Antrim-7页岩样品来自Michigan 的井。两个页岩样品粘土矿物含量相当，但Antrim-7样品的TOC值远大于CSW2样品。将样品粉碎为18-25目，在50-60℃下抽真空24小时备用。分别测出了，三个样品在25、37.78、50和60℃下的甲烷吸附等温线。计算了比容热，得出有机干酪根与粘土矿物相比具有更大的吸附热。Langmuir模型适用于单温度下，而Bi-Langmuir是温度和压力的函数，更适合多个温度下的吸附情况。

1995--A Study of Adsorption of Gases in Tight Reservoir Rocks

Satik等，运用实验和数值模拟的方法，研究了致密储层吸附滞后环以及温度对吸附的影响。研究表明，温度变化对吸附影响不显著，而强烈地影响着解吸，随着温度的增加，吸附滞后现象更为显著。

实验仪器为：计算机自动控制高温吸附分析仪

实验仪器简图

实验岩样取自Geysers地热矿区

吸附实验中，讨论了温度与粒度对吸附过程的影响。实验温度分别为80、100、120℃，实验样品粉碎为四种不同的粒度：0.104-0.355mm、0.355-0.833mm、0.833-2.0mm、＞2.0mm。提出≥0.355mm粒度的岩样适宜用于实验，反映吸附行为全过程。

不同粒度下的吸附曲线

（a—＞2.0mm、b—0.833~2.0m、c—0.104~0.355mm、d—0.355~0.833mm）

2007--Impact of mass balance calculations on adsorption capacities in microporous shale gas reservoirs

Ross等，分别进行了粘土页岩和人造沸石吸附N2和甲烷的实验，讨论了氮气吸附质量平衡计算孔隙体积，进而评价吸附能力的不足。